图论(5)最小生成树简单应用

news2024/9/22 5:37:58

活动 - AcWing 

参考:《算法竞赛进阶指南》-lyd

目录

一、基础算法

二、

1.最短网络(prim板子)

2.局域网(kruskal板子)

3.繁忙的都市

4.1143. 联络员

5.连接格点(预处理)


 

一、基础算法

prim和kruskal算法。可参考之前发过的文章。

二、

1.最短网络(prim板子)

 把所有农场连接起来的最短长度方案。

即最小生成树。

给的数据是邻接矩阵,所以用prim算法。

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;

const int N =110;

int n;
int w[N][N];
int dist[N];
bool st[N];

int prim()
{
    memset(dist,0x3f,sizeof dist);
    dist[1]=0;
    int res=0;

    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        int t=-1;
        for(int j=1;j<=n;j++)
            if(!st[j]&&(t==-1||dist[j]<dist[t]))
                t=j;
        res+=dist[t];
        st[t]=true;
        for(int j=1;j<=n;j++)
            dist[j]=min(dist[j],w[t][j]);
    }
    return res;
}

int main()
{
    cin>>n;
    for(int i=1;i<=n;i++)
        for(int j=1;j<=n;j++)
            cin>>w[i][j];

    cout<<prim();
    return 0;

}

作者:yankai
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2.局域网(kruskal板子)

 去边不能破坏连通,所以需要维护连通块。

处理连通块可以用并查集和dfs预处理。这里用并查集方便。

因为所有边的权值总和是不变的,所以我们算出来保留的边的权值总和越小,删掉的边的权值总和越大。

因此跑kruskal,从小到大遍历边,如果不连通,就把这条边保留用作连通,如果已经连通,就带表这条边可以去掉。

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;

const int N =110,M=210;

int n,m;
struct Edge{
    int a,b,w;
    bool operator <(const Edge& t)const
    {
        return w<t.w;
    }
}e[M];

int p[N];
int res;

int find(int x)
{
    if(p[x]!=x) p[x]=find(p[x]);
    return p[x];
}

int main()
{
    cin>>n>>m;

    for(int i=1;i<=n;i++) p[i]=i;

    for(int i=0;i<m;i++) 
    {
        int a,b,c;
        cin>>a>>b>>c;
        e[i]={a,b,c};
    }
    sort(e,e+m);
    for(int i=0;i<m;i++)
    {
        int a=find(e[i].a),b=find(e[i].b),w=e[i].w;
        if(a!=b) p[a]=b;//不连通则选择该条边
        else res+=w;//已连通则除去该条边
    }
    cout<<res;
    return 0;

}

作者:yankai
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3.繁忙的都市

 求最小生成树,并且输出最小生成树中最大的那条边。

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;

const int N =310,M=8010;

int n,m;
struct Edge{
    int a,b,w;
    bool operator< (const Edge& t) const 
    {
        return w<t.w;
    }
}e[M];
int p[N];

int find(int x)
{
    if(p[x]!=x) p[x]=find(p[x]);
    return p[x];
}


int main()
{
    cin>>n>>m;
    for(int i=1;i<=n;i++) p[i]=i;

    for(int i=0;i<m;i++)
    {
        int a,b,c;
        cin>>a>>b>>c;
        e[i]={a,b,c};
    }
    sort(e,e+m);

    int res=-0x3f3f3f3f;
    for(int i=0;i<m;i++)
    {
        int a=find(e[i].a),b=find(e[i].b),w=e[i].w;
        if(a!=b) p[a]=b,res=max(res,w);
        else continue;
    }
    cout<<n-1<<" "<<res;
}

作者:yankai
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4.1143. 联络员

 把必选的选了,再跑kruskal。

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;

const int N =2010,M=10010;

struct Edge{
    int a,b,w;
    bool operator<(const Edge& t) const
    {
        return w<t.w;
    }
}e[M];
int n,m;
int p[N];

int find(int x)
{
    if(p[x]!=x) p[x]=find(p[x]);
    return p[x];
}

int main()
{
    int res=0,k=0;
    cin>>n>>m;
    for(int i=1;i<=n;i++) p[i]=i;
    for(int i=0;i<m;i++)
    {
        int type,a,b,c;
        cin>>type>>a>>b>>c;
        if(type==1)
        {
            p[find(a)]=find(b);
            res+=c;
        }
        else e[k++]={a,b,c};
    }

    sort(e,e+k);
    for(int i=0;i<k;i++)
    {
        int a=find(e[i].a),b=find(e[i].b),w=e[i].w;
        if(a!=b)
        {
            p[a]=b;
            res+=w;
        }
        else continue;
    }
    cout<<res;

}


作者:yankai
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5.连接格点(预处理)

 暴力kruskal。先加纵向边,再加横向边来避免排序。

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;

const int N =1010,M=N*N,K=2*M;

int n,m,k;
int ids[N][N];
struct Edge{
    int a,b,w;
    bool operator<(const Edge&t)const
    {
        return w<t.w;
    }
}e[K];

int p[M];

int find(int x)
{
    if(p[x]!=x) p[x]=find(p[x]);
    return p[x];
}

void get_edges()
{
    int dx[4] = {-1, 0, 1, 0}, dy[4] = {0, 1, 0, -1}, dw[4] = {1, 2, 1, 2};
    
    for(int z=0;z<2;z++)
        for(int i=1;i<=n;i++)
            for(int j=1;j<=m;j++)
                for(int u=0;u<4;u++)
                {
                    if(u%2==z)//先加纵向边 因此可以不用排序
                    {
                        int x=i+dx[u],y=j+dy[u],w=dw[u];
                        if (x&&x<=n&&y&&y<=m)
                        {
                            int a=ids[i][j],b=ids[x][y];
                            if(a<b) e[k++]={a,b,w};
                        }
                    }
                }
}

int main()
{
    cin>>n>>m;
    
    for(int i =1,t=1;i<=n;i++)
        for(int j=1;j<=m;j++,t++)
            ids[i][j]=t;//坐标映射
    
    for(int i=1;i<=n*m;i++) p[i]=i;
    
    int x1,y1,x2,y2;
    while(cin>>x1>>y1>>x2>>y2)
    {
        int a=ids[x1][y1],b=ids[x2][y2];
        p[find(a)]=find(b);
    }
    
    get_edges();
    
    int res=0;
    for(int i=0;i<k;i++)
    {
        int a=find(e[i].a),b=find(e[i].b),w=e[i].w;
        if(a!=b)
        {
            p[a]=b;
            res+=w;
        }
    }
    cout<<res;
    return 0;
    
}

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